Często omija się bezpośrednią dyskusję na temat materiałów energetycznych, takich jak materiały wybuchowe, paliwa rakietowe czy pirotechniczne. Niemniej jednak, te substancje angażują chemię w działaniu i generują swoją energetyczną produkcję poprzez reakcje chemiczne. Warto zauważyć, że zasady i procesy myślowe przekazywane na podstawowym kursie chemicznym mają bezpośrednie zastosowanie do zagadnień poruszanych w dziedzinie pirotechniki.
Atom i cząsteczki
Podstawą zrozumienia chemicznej natury pirotechniki jest sięgnięcie do poziomu atomowego. Atom, jako fundamentalny blok budulcowy materii, składa się z małego, gęstego jądra zawierającego dodatnio naładowane protony i neutralnych neutronów, otoczonego chmurą lekkich, ujemnie naładowanych elektronów. Elementy są identyfikowane przez swoją liczbę atomową, czyli liczbę protonów w jądrze. Symbole chemiczne upraszczają komunikację między naukowcami, np. żelazo to Fe.
Izotopy i masa atomowa
W przyrodzie istnieją izotopy, różniące się liczbą neutronów w jądrze, co wpływa na masę atomową. Masa atomowa odnosi się do średniej masy atomów danego pierwiastka i jest używana do obliczeń. W praktyce, tylko pierwiastki od wodoru do bizmutu mają znaczenie w codziennej chemii, ponieważ te po bizmucie są często promieniotwórcze lub niebezpieczne. 
Reaktywność chemiczna
Reaktywność chemiczna, decydująca o zachowaniu pirotechnicznym i wybuchowym, zależy głównie od skłonności pierwiastków do zyskiwania lub tracenia elektronów podczas reakcji. Stabilność atomów jest związana z pełnym wypełnieniem orbitali, co jest zrozumiane jako posiadanie pełnej liczby elektronów w określonych poziomach energetycznych.
Wiązania chemiczne
Wiązania chemiczne, takie jak wiązania kowalencyjne, decydują o tworzeniu cząsteczek. Cząsteczki mogą być polarnymi lub niepolarnymi w zależności od siły przyciągania elektronów przez atomy. Polarne cząsteczki, takie jak woda, wykazują dodatkowe właściwości, takie jak wysokie punkty wrzenia i topnienia.
Rola soli i jonów
Jonizacja, czyli przekazywanie lub dzielenie elektronów, prowadzi do powstawania jonów. Jon-dipolowe interakcje odgrywają kluczową rolę w rozpuszczalności substancji w wodzie. Zasada podobieństwo rozpuszcza się w sobie tłumaczy, dlaczego polarna woda skutecznie rozpuszcza polarne substancje.
Chemia organiczna i pirotechnika
W chemii organicznej, związanej z związkami zawierającymi węgiel, znajdują się substancje używane w pirotechnice. Na przykład trinitrotoluen (TNT) jest organicznym związkiem wybuchowym. Reakcje chemiczne tych związków podczas detonacji generują stabilne cząsteczki.
Znaczenie struktury cząsteczkowej
Struktura cząsteczkowa wpływa na właściwości fizyczne i chemiczne substancji. W związku z tym, rozważając pirotechnikę, zrozumienie, jak atomy i cząsteczki łączą się, jest kluczowe do kontroli efektów wizualnych i dźwiękowych podczas pokazów fajerwerków.
Interakcje międzycząsteczkowe
Różnice w elektroujemności między atomami prowadzą do powstania dipoli w cząsteczkach, co wpływa na interakcje międzycząsteczkowe. To z kolei wpływa na właściwości substancji, takie jak temperatura wrzenia czy rozpuszczalność w różnych rozpuszczalnikach.
Elektrony, Wiązania i Reakcje Chemiczne
Podstawowym elementem reakcji chemicznych są elektrony. Mechanizmy takie jak transfer elektronów lub dzielenie ich pomiędzy atomami decydują o powstawaniu wiązań. W reakcjach pirotechnicznych, takich jak detonacja materiałów wybuchowych, ogromna ilość energii uwalniana jest podczas procesów reakcyjnych.
Struktura Cząsteczkowa a Efekty Wizualne
Rozumienie, jak struktura cząsteczkowa wpływa na interakcje chemiczne, jest kluczowe dla kontrolowania efektów wizualnych kiedy się przeprowadza pokazy pirotechniczne. Barwy wywołane różnymi substancjami są rezultatem przeskakiwania elektronów pomiędzy poziomami energetycznymi, co generuje charakterystyczne światło.